本发明专利技术描述了一种在衬底上形成图案的方法。该方法包括提供衬底，在衬底上方形成感光层，通过第一掩模使感光层暴露于第一曝光能量，通过第二掩模使感光层暴露于第二曝光能量，烘烤感光层，以及使经曝光的感光层显影。该感光层包括转变成溶于显影液的聚合物、至少一种光生酸剂(PAG)、以及至少一种光生碱剂(PBG)。暴露于第二曝光能量的层的一部分与暴露于第一曝光能量的一部分重叠。本发明专利技术提供了利用化学增幅型光刻胶组合物进行小沟槽图案化的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体集成电路制造，具体而言，涉及图案化的方法及光刻胶材料。
技术介绍
半导体集成电路(IC)产业已经历了快速发展。在IC材料和设计方面的技术进步已产生了数代1C，其中每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。在IC的发展进程中，功能密度(即每芯片面积上互连器件的数目)大幅增加了，而几何尺寸(即利用制造工艺能够产生的最小的元件(或线))降低了。这种按比例缩小的工艺通常通过增加生产效率和降低相关成本而提供效益。这种按比例缩小也增加了加工和制造IC的复杂度，因此，为了实现这些进步，需要在IC加工和制造方面的类似发展。例如，常规的光刻胶层或感光层包含不具有感光性的碱。因此，在曝光工艺之后，光刻胶层的曝光区域会表现出小于所需的酸分布对比度(acid distribution contrast)和喊分布对比度(base distributioncontrast)。这导致降低图案对比度，形成不清晰的图案轮廓和/或较差的分辨率，尤其是当图案部件继续减小尺寸时。用于形成小沟槽临界尺寸(⑶)和小沟槽端-端间隔(end-to-end space)的老方法通常需要高成本的曝光工具，诸如EUV。图案收缩经常与用于端-端CD的沟槽CD相互制衡，仍存在问题。因此，需要一种用于制造解决上述问题的集成电路器件的方法和光刻胶材料。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于在衬底上形成图案的方法。该方法包括提供衬底；在衬底上方形成感光层；通过第一掩模使感光层暴露于第一曝光能量；通过第二掩模使感光层暴露于第二曝光能量；烘烤感光层；以及使经曝光的感光层显影。该感光层包括转变成溶于显影液的聚合物、至少一种光生酸剂(PAG)、以及至少一种光生碱剂(PBG)。暴露于第二曝光能量的层的一部分与暴露于第一曝光能量的一部分重叠。在所述的方法中，所述第一曝光能量足以活化所述PAG，所述第二曝光能量足以活化所述PAG和PBG。在所述的方法中，所述PAG以第一浓度存在，以及所述PBG以第二浓度存在。在所述的方法中，所述第二浓度大于或等于所述第一浓度。所述的方法，进一步包括调节所述第一浓度、所述第二浓度、或这两者以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。在所述的方法中，所述第二浓度大于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后仍保留。在所述的方法中，所述第二浓度约等于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使所述经曝光的感光层显影之后被洗掉。在所述的方法中，所述第二曝光能量的强度高于所述第一曝光能量的强度。所述的方法，进一步包括调节所述第一曝光能量、所述第二曝光能量、或这两者的强度以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。在所述的方法中，所述PAG包含锍鎗盐、碘鎗盐、磺酰基重氮甲烷类化合物、N-磺酰基氧基酰亚胺类化合物、苯偶姻磺酸酯类化合物、连苯三酚三磺酸酯类化合物、硝基苄基磺酸酯类化合物、砜类化合物、以及乙二肟衍生物中的一种或多种。在所述的方法中，所述PBG包含氨基甲酸酯、氨基甲酰基羟胺、肟、磺酰胺、或内酰胺中的一种或多种。在另一个实施例中，用于在衬底上形成图案的方法包括提供衬底；在衬底上形成感光层；通过第一掩模使感光层暴露于第一曝光能量；通过第二掩模使感光层暴露于第二曝光能量；烘烤感光层；以及使经曝光的感光层显影。该感光层包括转变成溶于显影液的聚合物、响应于第一曝光能量分解以形成酸的第一浓度的PAG、以及响应于第二曝光能量分解以形成碱的第二浓度的PBG。暴露于第二曝光能量的层的一部分与暴露于第一曝光能量的一部分重叠。在所述的方法中，所述第二曝光能量高于所述第一曝光能量，以活化所述PAG和所述PBG。所述的方法，进一步包括调节所述第一曝光能量、所述第二曝光能量、或这两者的强度，以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。所述的方法，进一步包括调节所述第一浓度、所述第二浓度、或这两者，以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。在所述的方法中，所述第二浓度大于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后仍保留。在所述的方法中，所述第二浓度约等于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后被洗掉。在又一个实施例中，用于在衬底上形成图案的方法包括:提供衬底；在衬底上形成感光层，其中该感光层包含转变成溶于显影液的聚合物、响应于第一曝光能量分解以形成酸的第一浓度的PAG、以及响应于第二曝光能量分解以形成碱的第二浓度的PBG ;调节第一浓度、第二浓度或这两者以改善图案中的对比度和/或临界尺寸；调节第一曝光能量、第二曝光能量、或这两者的强度以改善图案中的对比度和/或临界尺寸；通过第一掩模使感光层暴露于第一曝光能量；通过第二掩模使感光层暴露于第二曝光能量；烘烤感光层；以及使经曝光的感光层显影。暴露于第二曝光能量的层的一部分与暴露于第一曝光能量的一部分重叠。在所述的方法中，所述第二曝光能量足以活化所述PAG和所述PBG。在所述的方法中，所述第二浓度大于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后仍保留；或者所述第二浓度约等于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后被洗掉。附图说明当结合附图进行阅读时，根据以下的详细描述可以更好地理解本专利技术的各方面。需要注意的是，根据工业中的标准实践，各部件均未按比例绘制。事实上，为了清楚地论述，各部件的尺寸可以被任意增加或减小。图1是根据本专利技术的多个方面构建的用于在衬底上形成图案的方法的流程图。图2示出了在实施例中根据本专利技术的多个方面构建的具有在光刻工艺各阶段的感光层的半导体器件的截面图。图3示出了在实施例中根据本专利技术的多个方面构建的用于在衬底上形成图案的方法。图4示出了在实施例中根据本专利技术的多个方面构建的在衬底上形成图案的方法中用于第一曝光的强度和位置。图5示出了在实施例中根据本专利技术的多个方面构建的在衬底上形成图案的方法中用于第二曝光的强度和位置。图6示出了由图4和图5中的第一和第二曝光产生的累积曝光能量。图7示出了初始单次曝光与图6的两次曝光之间的比较。图8示出了在实施例中根据本专利技术的多个方面构建的在衬底上形成图案的方法中的图案设计。图9示出了在实施例中根据本专利技术的多个方面构建的在衬底上形成图案的方法中的图案设计。具体实施例应当了解为了实施各个实施例的不同部件，以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例。在下面描述元件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然这些仅仅是实例并不打算限定。例如，在下面的描述中第一部件在第二部件上方或者在第二部件上的形成可以包括其中第一和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可以包括其中可以形成介入第一和第二部件中的额外的部件，使得第一和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术在各个实例中可以重复使用参考标号和/或字母。这种重复仅仅是为了简明和清楚的目的，其本身并不是表示所论述的各个实施例和/或结构之间的关系。方法100是用于制造半导体器件的光刻方法。术语光刻(lithography)、浸没式光刻、光刻(photolithography)和光学光刻在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在衬底上形成图案的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上方形成感光层，其中，所述感光层包含转变成溶于显影液的聚合物、至少一种光生酸剂(PAG)、以及至少一种光生碱剂(PBG)；通过第一掩模使所述感光层暴露于第一曝光能量；通过第二掩模使所述感光层暴露于第二曝光能量，其中，暴露于所述第二曝光能量的所述层的一部分与暴露于所述第一曝光能量的一部分重叠；烘烤所述感光层；以及使经曝光的所述感光层显影。
【技术特征摘要】
2011.12.16 US 13/328,2781.一种用于在衬底上形成图案的方法，所述方法包括: 提供衬底； 在所述衬底上方形成感光层，其中，所述感光层包含转变成溶于显影液的聚合物、至少一种光生酸剂(PAG)、以及至少一种光生碱剂(PBG)； 通过第一掩模使所述感光层暴露于第一曝光能量； 通过第二掩模使所述感光层暴露于第二曝光能量，其中，暴露于所述第二曝光能量的所述层的一部分与暴露于所述第一曝光能量的一部分重叠； 烘烤所述感光层；以及 使经曝光的所述感光层显影。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一曝光能量足以活化所述PAG，所述第二曝光能量足以活化所述PAG和PBG。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述PAG以第一浓度存在，以及所述PBG以第二浓度存在，并且其中，所述第二浓度大于或等于所述第一浓度。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括调节所述第一浓度、所述第二浓度、或这两者以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二浓度大于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使经曝光的所述感光层显影之后仍保留；或者所述第二浓度约等于所述第一浓度，并且暴露于所述第二曝光能量的所述感光层的所述部分在使所述经曝光的感光层显影之后被洗掉。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二曝光能量的强度高于所述第一曝光能量的强度。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调节所述第一曝光能量、所述第二曝光能量、或这两者的强度以改善所述图案中的对比度和/或临界尺寸。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述P...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雅惠，刘家助，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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